起重吊装基本知识

起重吊装基本知识、基本理论讲座

一.起重吊装用绳索

（一）麻绳

1.麻绳的种类、特点和用途

（1）麻绳种类：麻绳用大麻纤维编织成，按使用的原料不同分为印

尼棕绳、白棕绳、混合绳和线麻绳四种。

麻绳又分浸油和不浸油两种。浸油的麻绳有耐腐蚀和防潮的特点,

但由于浸油后，麻绳的重量增大，质地较硬，不易弯曲，强度降低

20%左右。在吊装作业中，一般不采用浸油麻绳。

麻绳按照拧成的股数可分三股、四股、九股三种。见图1

（2）麻绳的特点：麻绳具有质地柔软、携带方便、容易绑扎等特点,

但其强度较低，一般麻绳的拉力强度仅为同直径钢丝绳的10%

左右，而且易磨损。

（3）麻绳的主要用途：绑扎轻型构件或抬吊轻型物品；吊装轻型构

件；当提升或吊装构件或重物时，用以拉紧，作溜绳用，以保

证被吊构或重物的稳定和在设计规定的位置上，防止碰、撞，

有利于就位。

2.麻绳的拉力计算

在吊装作业中使用麻绳时，必须对其强度进行验算，看其是否

符合安全要求。验算公式如下：

P^Sb/k

式中P---允许起吊重量，N；

Sb——麻绳破断拉力，N；

K——安全系数，见表

【例题】在重钢一厂有一直径为20mm国产鱼旗牌白综绳，用

作千斤绳，允许吊重为多少？

【解】：应用以上公式PWSb/K查表Sb=16KNK=8

P=16/8=2KN

答：允许吊重为2KN。

在安装施工现场，一般只知道被起吊构件或物体的重量，而需

求得用多大直径的麻绳时，可用如下公式进行计算。

P=A•[6]

因为麻绳为圆形直径，其截面面积A=Jid2/4

所以P=(Ji•才/4)•【6】

所求麻绳直径为d=)4P/(“•16】

式中A—麻绳截面积，m2；

d—麻绳直径，m；

[6]一麻绳允许应力，Pa。

麻绳的安全系数与许用抗拉力见表。

【例题】用一根三股白棕绳吊装3KN的构件，需用多大直径

的绳？

【解工按表选取[6]=10MPa=10000KPa代入上式

d=，4•P/(Ji【6】)=/4X3/(3.14X10000)

=0.0196m=19.6mm

答：按一般起重作业按表选用20mm白棕绳即可，其破断拉力为

16KN,构件为3KN,有5倍以上安全系数。为快捷知道麻绳的破断拉

力，在安装施工现场安全使用麻绳，有如下经验公式可应用。

当麻绳dW15mm时Sb^5d2

15mm<d《25mm时Sb=4（f

d>25mm时Sb^2.3d2

得出的单位为kg,化算为N。

3.麻绳的正确使用和保养

（1）麻绳要存放左干燥的木板上和通风良好的地方，不能受潮或高

温烘烤。

（2）麻绳不能在有酸碱的地方使用，并防止沾染酸碱后降低强度后

报废。

（3）麻绳与滑轮和滑轮组组合使用时，绳轮比为1：10以上。

（4）麻绳用于吊装有棱角的构件或设备时，应该用麻袋或其它软物

包垫完善，以免伤割麻绳。

（5）断丝的麻绳禁止用于起吊作业，旧麻绳根据新旧程度按新绳的

40〜60%破断拉力使用。

（6）麻绳在轮槽中的偏角控制在3度范围内，否则脱槽割伤、割断

麻绳发生事故。

（7）打结的麻绳禁止在滑轮中使用。

（8）麻绳应用特制油涂抹保护，油的成份如下：工业凡士林83%,

石蜡4%,松香10%,石墨3%。

(-)尼龙绳及涤纶绳

1.用途及性能

在吊装表面光洁的构件、零部件，磨光的销轴，软金属制品,

或其它表面不允许磨损的设备时，必须使用尼龙绳、涤纶绳等

非金属绳索。

尼龙绳和涤纶绳具有轻、柔软、耐腐蚀、具有弹性，当额

定满载时，最大伸长率可达40%〜36%。减少冲击的优点。还具

有耐油、不怕虫蛀、细菌不能繁殖。吸水率只有4%,抗水性能

达99.6%,耐有机酸和无机酸的腐蚀。

为便于吊装设备，用尼龙帆布制成带状的吊具，见图。具

有单层〜八层的尼龙帆布，其抗拉强度可达2140N/cm•层。

(三)钢丝绳

L钢丝绳的特性：钢丝绳是用优质高强度碳素钢丝捻制成的，它

具有截面相等、抗拉强度高、耐磨损、弹性好，在高速运转时，运动

平稳，没有噪音，自重轻、工作安全、可靠。能承受冲击性载荷，破

断前有断丝预兆，整根钢丝绳不会立即折断。

2.钢丝绳的缺点：钢丝绳由于具有柔性【能弯曲】、还具有僵性

【反抗弯曲工按规范要求，在起重吊装机索具中具有一定的绳轮比,

必然增大卷筒和滑轮的直径，相应地增大了其尺寸和重量。使用不当

时，易发生疲劳破坏和磨损。

3.钢丝绳的技术规范

国产标准钢丝绳中，针对我们起重吊装作业常用的钢丝绳有：

6X19+1【其中6为六股钢索，19为每股钢索中有十九根0.4〜

3mm的钢丝捻制而成，1为中间的一根麻芯，麻芯油浸过的。当钢丝

绳受力后，油从缝隙中挤出，起到减小摩擦保护钢丝绳使用寿命】。

一般用作缆风绳和拖拉绳。

6X37+1【其中6为六股钢索,37为每股钢索中有三十七根0.4〜

3mm的钢丝捻制而成，1为一根中间的油浸麻芯】。一般用作滑轮组与

卷筒起重跑绳用。

6X61+11其中6为六根钢索,61为每股钢索中有六十一根0.4〜

3mm的钢丝捻制而成,1为一根中间的油浸麻芯】。一般用作千斤绳【吊

索】、捆绑绳用。

其中钢丝的抗拉强度分别为1400MpPa、1550MPa>1700MPa.

1850MPa>2000MPa五个等级，见表。现场实践证明，钢丝绳的破坏

主要是由疲劳、磨损引起的。

4.钢丝绳的破坏：根据实验与安装施工现场的实践证明，钢丝绳的

破坏主要由钢丝绳的疲劳、磨损引起的。因钢丝绳在工作时，一般

要进出滑轮或卷筒作弯绕，除了产生拉应力外，还有接触应力和

弯曲应力，尤其是后两者的脉动特性，引起金属的疲劳。经过一段

时间的使用，钢丝绳表面的钢丝发生弯曲疲劳与磨损，表面层的

钢丝逐渐折断，折断的钢丝数量愈多，其它未断的钢丝所受拉力

越大，疲劳与磨损便愈来愈甚，使断丝速度加快，当断丝发展到

一定程度，就保证不了钢丝绳的使用安全系数，按规范要求，钢

丝绳在一个节距内断丝超过规定的数量便报废。

(1)疲劳破坏：由于钢丝绳是在交变载荷持续反复作用【积劳

成疾】发生的破坏。破坏特点是突然性、高度局部性和各

种缺陷的敏感性。疲劳破坏的宏观断口特征是脆性的，无

明显塑性变形。疲劳破坏总是始于微观裂纹，来源于冶烁、

冷热加工、化学成份影响、热处理影响、残余应力影响、

应力集中的影响等。针对起重吊装实践，钢丝绳的疲劳破

坏有如下原因：

a.钢丝绳缠绕不规范，任意交错，层层相咬，股股相磨。

b.卷筒或滑轮的直径太小，绳轮比不符合规范要求。

c.滑轮或卷筒的轴承坏了，在转动时发生振动或不均匀的偏心

转动，钢丝在运动的时候，就会发生鞭打卷筒的现象。

(2)钢丝绳的节距：钢丝绳的报废与折减负荷使用按国家标准

规定,在一个节距内断丝或磨损情况而确定的。见一个节距

的不意图

6/123/456/1

一个节距

5.钢丝绳的计算：钢丝绳的计算重点掌握，钢丝绳与滑轮及卷筒绳

轮比的计算；钢丝绳使用安全系数的计算；破断拉力计算；许用

拉力计算等。

(1)钢丝绳缠绕滑轮或卷筒时最小直径的计算

D2ei•e2•d

式中D一滑轮或卷筒的直径mm

ei一一根据工作类型而决定的系数。轻型eFil-16；中型

ei=18；重型ei=20o

e2——根据钢丝绳结构决定的系数。交互捻e2=l；同向捻

©2=0.9O

国内生产使用的H系列滑轮的绳轮比是D/d=ll左右。

(2)钢丝绳安全系数计算：合理正确计算钢丝绳安全系数必须

保证在【安全、可靠】的基础上，做到对构件与设备吊装

的【万无一失、完整无损】。在计算与选择钢丝绳的安全系

数时,应考虑如下的因素：

a.钢丝绳在吊装过程中将会出现拉伸、挤压、弯曲、疲劳

等复杂的应力状态，而且每股、每根钢丝绳的受力都不

一样，这种不均匀的受力难以正确计算。一般只能按有

较大安全储备近似地计算。

b.在吊装过程中，常发生有冲击和振动的现象。如起重机

的起动和突然停车，由于钢丝绳在初始状态时是处於松

弛，继而起动对构件和设备猛拉时，产生比静荷载大几

倍的动荷载。

C.钢丝绳在使用过程中因磨损、锈蚀、被绳卡损伤等影响

其强度。

这些因素中最主要的是冲击荷载和因拉伸、弯曲反复出

现的疲劳现象。因此,安全系数与起重机牵引性质、操作

方法和滑轮与卷筒的直径比,工作的繁忙程度有关。

缆风绳安全系数K=3.5；

起重牵引跑绳K=5；

吊索【千斤绳、捆绑绳】K=6〜10；

用于载人K=12-14o

(3)钢丝绳破断拉力和许用拉力计算

a.钢丝绳破断拉力计算

2

Sb=Ji•di/4•n,6b.(I)=n•Fi•6b.巾

式中Sb一钢丝绳的破断拉力，N；

&一钢丝绳中每一根钢丝的直径M；

n一钢丝绳中钢丝的总根数；

6b一钢丝绳中钢丝的抗拉强度，Pa；

Fi—钢丝绳中钢丝总断面积，M2；

也一钢丝绳中钢丝的搓捻不均匀残余应力引起不均匀折减

系数。

6X19+14)=0.85；

6X37+14=0.82：

6X61+1(t)=0.80o

【例题】1.轻钢车间有一根6X19+1钢丝绳，直径为21.5mm,钢

丝的抗拉强度6b=1550MPa,钢丝直径d=L4皿，试求其破断拉力为

多少？

2-3

【解工代入公式Sb=Ji•di•n•6b•4)/4=3.14X1.4X10X114

X1550X103X0.85/4=231KNO查表相吻合

答破断拉力为231KN

【例题】2,重钢车间有一根6X61+1吊索，直径为22.0mm,钢丝直

径为0.8mm,抗拉强度6b=1550MPa,试求破断拉力为多少？

2-33

【解】：代入公式Sb=3.14X0.8X10X366X1550X10X

0.8/4=228KNo查表相吻合(从这二例题加上书上例题可作分析比较,

一是相同直径破断拉力不一样,钢丝的直径也不一样，为什么？)

答破断拉力为228KN。

b.钢丝绳破断拉力的估算

2

6b=0.5•d(KN)

式中d一钢丝绳直径mm；

该经验公式适用于钢丝抗拉强度为1600MPa左右，即表中所示

1550MPa〜1700MPa之间，不偏大，也不偏小。其它抗拉强度的

可由下式换算出，

2

Sb=0b/1600X0.5d(KN)

【例题】重钢一厂有一直径为39mm的6X37+1的起重吊装用

的钢丝绳,试求其破断拉力为多少？

22

【解】:代入Sb=0.5•d=0.5X39=760.5(KN)

查表：当6b=1550MPa时Sb=717.5(KN)

当6b=1700MPa时Sb=787(KN)

在它们两者之间，基本符合。

C.钢丝绳许用拉力的计算

S=Sb/K

式中S—许用拉力N；

Sb一钢丝绳的破断拉力KN；

K—安全系数。

为了弥补材料的不均匀,外力决定的不准确,计算的不精确，

以及考虑到荷载的性质、材料的性质和施工作业的安全，一般要求钢

丝绳在实际工作中所承受的力是它在试验时强度极限的儿分之一，这

样钢丝绳在工作时就有几倍的安全系数。根据安装施工使用起重钢丝

绳的实践与经验和参照有关规范钢丝绳的报废由下列项目判定。

(a)断丝的性质和数量；

(b)绳端断丝；

(c)断丝的局部聚集；

(d)断丝的增加率；

(e)绳股断裂；

(f)由于绳芯损坏而引起的绳径减小；

(g)弹性减小；

(h)外部及内部的磨损；

(i)外部及内部的腐蚀；

(j)变形；

(k)由于热源或电弧造成的损坏。

在安装施工现场，钢丝绳的损坏往往是由各种因素综合积

累造成的，这就应由主管人员在【安全、可靠】基础上判别并

决定钢丝绳是报废还是折减使用。

(四)吊装绳索的计算

在起重吊装设备与构件时，常用钢丝绳和链条制成一种专用吊

具，称为吊索【千斤绳、带子绳、栓绳和吊带的】。

吊索可用单肢、双支、四支或多支式的。

其计算公式为：

S=Q计/n•1/sinB<6b/k

式中S-1根分支吊索所承受的拉力N；

Q计一被吊设备与构件的计算重量N；

Q计=1(动.1;不・QN

K动一动载系数，一般取K动=1.1；

K不一不均衡系数，一般取K不二1.3；

n一吊索的分支数；

B一吊索与水平面的夹角；

6b一钢丝绳的破断拉力KN；

K—安全系数，一般取6〜10。

【例题】己知某安装现场有一重为50000N的构件,用双分支吊索

吊装该构件，当吊索与构件水平面的夹角B为90°、60°、45°、30°时,

试求每根吊索的受力为多少？水平力为多少？选用多大直径的钢丝

绳？

【解】：Q计二K动•K不•Q=L1X1.3X50000=71500N

90°60°45°30°

1/sinB11.161.4142

Q计/n35750357503575035750

S=l/sinP,Q计/n

35750414705055071500

按最大受力耒选择钢丝绳

代入S=6b/K所以6b=K-S=6X71500=N=429KN

答：查表选用6X61+1,钢丝抗拉强度为1700MPa直径为30.5

mm的钢丝绳。

二、吊具的计算

（一）骑马式绳卡使用数量的计算

n=T/2N•（f1+f2）=2.5•T/N

式中T一钢丝绳上所受的拉力，N；

N—拧紧绳卡螺帽时，螺栓上所受的力（可查表求得）；

名一钢丝绳与钢丝绳之间的摩擦系数,为安全起见取fFOo

F2一钢丝绳在绳卡卡推上的摩擦系数，f2=0.2o

拉力值N是以用长0・2米的螺帽扳手双手用力拧紧螺帽为前提,

一般使用三个,最后一个加旁弯，以便观察其是否有松动。

（二）、卸扣计算：

卸扣的承载能力与弯环部位直径的平方成正比,对直环形螺旋

式卡环的允许承载按下式枯算。

P=40Xd2平均N

式中P一允许承载荷重，N；

d平均一销轴与弯环直径的平均值，即d平均=d+di/2mm

【例题】按表选用卸扣，己知销轴直径为12mm,弯环直径为10mm,

试确定其允许荷重为多少？

【解工代入以上公式d^=d+di/2=12+10/2=llmm

P=40Xd2平均=40Xll2=4840N

答：查表允许负荷为5000N,与计算基本相吻合。

（三）、链条计算

按用途不同链条可分为焊接链条、片状链条两种，用于挠性传动

构件或挠性起重构件。其拉力按下式计算。

F=b-9.81•W•m/nN

式中b一链与垂直线形成夹角d时的受力系数，查表。

W一构件或设备的重量Kg；

m—安全系数,m=5；

n—链条根数。

三、起重滑轮和滑轮组计算

（一）定滑轮计算

在滑轮中，绳索一端的拉力S和另一端的荷载重量Q方向相反,

大小相等。但由于绳索具有刚性而产生刚性阻力和轴承的摩擦阻

力险,故

S=Q+W1+W2

由于绳索具有刚性,钢丝绳在绕入或引出滑轮时,其绳索和滑轮不

能立即密合而产生一定的偏移e1和e2o

若暂不考虑轴承摩擦阻力时，可得出力矩方程式：

Q+Wi(R-e2)=Q(R+el(1)

化简后得

WF(ei+e2)・Q/R—e2Q(ede?)・Q/R(因D>e?)(2)

摩擦阻力计算的力矩方程式如下：

W2•R=(2Q+WJ•h•d/2

W2=(2Q+Q•e1+e2,/R)fi•d/2R^d/R•储•Q(3)

式中d一滑轮轮轴直径mm；

£一转轮与轴的摩擦系数

将队与Wz代入(1)式,可得：

S=Q(l+ej+ea/R+fid/R)=uQ(4)

式中口一总阻力系数。

总阻力系数,是包括绳索的刚性阻力和滑轮轴承人摩擦阻力的一

个系数，它与挠性构件的种类、滑轮及轴承的特性以及绳索在转轮上

的包角的大小等因素有关。根据实验结果，当采用滚柱轴承寸口

=1.02；青铜衬套时U=l.04；无衬套时r=l.06。

1.定滑轮效率计算

当荷载Q上升高度为h时,这时拉力S也移动距离为h,故定滑轮

的效率为：

n二有用功/作功=Qh/Sh=Qh/uQh=l/u(5)

即定滑轮的效率为其总阻力系数的倒数，要提高定滑轮的效率,应

尽可能降低总阻力系数。

2.动滑轮计算

如图所示,当荷载Q被提升的高度为h时,这时拉力S2则移动距离

为2h,【即速比为2】，故动滑轮的效